gravitational field是什麼意思，gravitational field的意思翻譯、用法、同義詞、例句

gravitational field英标

美:/'ˌɡrævɪˈteɪʃənl fiːld/

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同義詞

專業解析

引力場（Gravitational Field）是物理學中描述物體因質量而在其周圍空間中産生的一種物理場。它代表了空間中每一點處單位質量物體所受到的引力作用。其核心概念是：

1. 基本定義與作用機制：引力場是質量在時空中産生的效應，它使其他具有質量的物體感受到吸引力。任何有質量的物體都會在其周圍空間産生引力場，而進入該引力場的其他物體則會受到指向場源方向的力。牛頓萬有引力定律指出，兩個質點間的引力大小與它們的質量乘積成正比，與距離的平方成反比。引力場則是将這種相互作用“場化”的描述方式，避免了超距作用的觀念。根據廣義相對論，引力場實質上是物質能量導緻時空彎曲的表現，物體的運動軌迹由彎曲時空的幾何性質決定。

2. 引力場強度：定量描述引力場強弱的物理量是引力場強度（通常用符號g 表示）。其定義為：在引力場中某一點，放置一個單位質量的質點（試探質點），該質點所受到的引力（矢量）即為該點的引力場強度。數學表達式為： $$ vec{g} = frac{vec{F_g}}{m} $$ 其中：

   • $vec{g}$ 是引力場強度矢量（單位：牛頓/千克 N/kg 或 米/秒² m/s²）。
   • $vec{F_g}$ 是試探質點在該點所受的引力矢量。
   • $m$ 是試探質點的質量。 引力場強度的大小和方向取決于場源物體的質量分布和空間位置。例如，在地球表面附近，重力加速度 g ≈ 9.8 m/s² 方向豎直向下，就是地球引力場強度的近似值。

3. 引力場的性質：

   • 普遍性：任何有質量的物體都産生引力場。
   • 長程力：引力場的作用範圍理論上是無限的，但隨着距離增大而急劇減弱（遵循平方反比定律）。
   • 吸引力：引力場總是表現為吸引作用（在經典物理範疇内）。
   • 疊加性：空間中某點的總引力場強度等于所有場源物體在該點産生的引力場強度的矢量和。
   • 等效原理（廣義相對論）：引力場與加速度在局域範圍内不可區分，這是廣義相對論的基礎之一。引力被視為時空彎曲的幾何效應，自由落體物體沿着彎曲時空的測地線運動。

4. 應用與意義：

   • 天體運動：解釋行星繞恒星、衛星繞行星的運動（如地球繞太陽公轉、月球繞地球公轉）。
   • 地球重力：地球引力場導緻物體下落、産生重量，是地球表面各種力學現象的基礎。
   • 航天與導航：計算航天器軌道、衛星定位系統（如GPS）需要考慮地球及其他天體的引力場影響。
   • 地球物理學：研究地球引力場的細微變化（重力異常）可以探測地下礦藏、地質構造等。
   • 宇宙學：理解星系形成、宇宙膨脹、暗物質和暗能量等都與引力場密切相關。

權威參考來源：

• 引力場概述與牛頓理論：可參考中國科學技術協會“科普中國”科學百科詞條“引力場” (https://baike.baidu.com/item/引力場/) 或 大英百科全書 (Encyclopaedia Britannica) "Gravitational Field" 條目 (https://www.britannica.com/science/gravitational-field)。
• 引力場強度與計算：可參考大學物理教材，如《大學物理學》力學篇，或 Khan Academy 物理課程關于引力的部分 (https://www.khanacademy.org/science/physics/centripetal-force-and-gravitation/gravity-newtonian)。
• 廣義相對論與引力場：可參考美國國家航空航天局 (NASA) 關于愛因斯坦相對論的科普頁面 (https://www.nasa.gov/mission_pages/gpb/gpb_002.html) 或 斯坦福大學引力探測項目介紹 (https://einstein.stanford.edu/)。
• 引力場應用（地球物理）：可參考歐洲空間局 (ESA) GOCE 衛星任務介紹，該任務精細測量了地球引力場 (https://www.esa.int/Applications/Observing_the_Earth/GOCE)。

網絡擴展資料

"Gravitational field"（引力場）是物理學中描述物體因質量而産生的相互作用力的概念。以下是詳細解釋：

1. 基本定義 引力場是質量在周圍空間中産生的物理場，任何處于該場中的物體都會受到引力作用。其強度用單位質量所受的力表示，單位為牛頓/千克（N/kg）或等效為米每二次方秒（m/s²）。

2. 數學表達式

• 牛頓引力場公式：對于質量為( M )的物體，距離其質心( r )處的引力場強度為： $$ g = frac{GM}{r} $$ 其中( G )為萬有引力常數（( 6.674 times 10^{-11} , text{N·m}/text{kg} )）。
• 矢量形式：引力場方向始終指向質量中心，可表示為矢量( vec{g} )。

3. 物理意義

• 解釋物體下落、行星軌道等現象。
• 在廣義相對論中，愛因斯坦将其重新诠釋為時空彎曲的幾何效應，質量扭曲時空結構，導緻物體沿測地線運動。

4. 應用示例

• 地球表面引力場強度約為( 9.8 , text{m/s} )。
• 衛星繞地球運動需平衡引力場提供的向心力。
• 潮汐現象由月球和太陽引力場的差異引起。

5. 對比其他場

• 與電場不同，引力場僅産生吸引力，且強度遠弱于電磁力（約( 10^{36} )倍差異）。
• 引力場遵循平方反比定律，類似于靜電場，但作用機制本質不同。

若需進一步了解引力場與時空彎曲的關系或具體計算案例，可補充說明。

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